KR20020013061A

KR20020013061A - 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중채널 분광기

Info

Publication number: KR20020013061A
Application number: KR1020000046419A
Authority: KR
Inventors: 지봉일; 최종수
Original assignee: 조기환; 유일정공 주식회사
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-20
Also published as: WO2002012950A1; AU2001277792A1

Abstract

본 발명은 시료 안에 포함된 원소를 측정을 위한 분광기에 관한 것으로, 광원으로부터 입사되는 빛의 경로를 미세하게 조절할 수 있는 다중 광 슬릿을 마련하여 입사되는 광을 분석할 수 있는 다중채널 분광기에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명 다중 채널 분광기는 광원에서 발생되어 측정 시료를 통과한 측정광의 초점을 모으는 초점 렌즈와, 초점 렌즈에서 모아진 측정광이 통과하는 슬릿과, 슬릿을 통과한 측정광을 반사시키는 오목 회절발과, 오목 회절발에서 반사된 측정광을 측정하는 검출부재로 이루어진 분광기에 있어서, 슬릿은 다수의 슬릿이 형성된 다중 슬릿으로 마련되며, 슬릿이 이동됨에 따라 오목 회절발에 의해 반사되어 검출부재에 도달하는 측정광의 위치가 이동되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 광학 분광기의 검출부재, 슬릿 등의 광학부재의 위치 조절을 용이하게 할 수 있으며, 측정광이 통과하는 슬릿을 다중 슬롯으로 마련하여 슬롯을 통과한 측정광의 위치조절을 용이하게 할 수 있고, CCD 소자를 사용하여 광학 분광측정을 더욱 편리하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중 채널 분광기{Method for Determinating spectrum using multslit and mult channel spectrograph using the same}

본 발명은 시료 안에 포함된 원소를 측정을 위한 분광기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광원으로부터 입사되는 빛의 경로를 미세하게 조절할 수 있는 다중 광 슬릿을 마련하여 입사되는 광을 분석할 수 있는 다중채널 분광기에 관한 것이다.

일반적으로 광의 분석을 위해서, 슬릿(slit), 오목 회절발(에돌이발), 광학 필름(optical film) 등을 오목 회절발의 초점이 형성되는 곡선 즉, 롤란원(lowland circle)이 형성되는 원의 원주면에 배치한 경사입사 분광기(grazing-incidence spectrograph)가 많이 쓰이고 있다.

그러나, 상술한 종래기술에 따른 광학 분광기는 우수한 분해성능을 얻으려면 오목 회절발의 초점거리인 롤란원을 매우 정밀하게 측정, 가공해야하고 슬릿, 오목 회절발, 광학 필름 등을 롤란원의 원주상에 매우 정밀하게 정렬, 배치해야 하는 어려운 문제점이 발생한다.

또한, 입사되는 빛을 측정하는 광학 필름이 룰란원의 곡률반경을 따라 곡선으로 휘어서 배치되어야 함으로 CCD(charge coupled device)등과 같은 평면 검출기를 이용하는데 어려운 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광학 분광기의 오목 회절발에 위치 조절장치를 부가하여 오목 회절발의 초점거리에 놓여지는 검출부재, 슬릿 등의 광학부재의 위치 조절에 용이함을 주며, 또한 측정광이 통과하는 슬릿을 다중 슬롯으로 마련하여 슬롯을 통과한 측정광의 위치조절을 용이함을 주고, CCD 소자를 사용하여 광학 분광측정에 더욱 편리함을 줄수 있는 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중 채널 분광기를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 채널 분광기를 나타낸 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 다중 채널 분광기 2 : 측정광

10 : 광학부 12 : 초점 조절부

14 : 다중 슬릿 16 : 오목 회절발

16a: 롤란원 20 :검출부

30 : 제어부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중 채널 분광기는 광원에서 발생되어 측정 시료를 통과한 측정광의 초점을 모으는 초점 렌즈와, 상기 초점 렌즈에서 모아진 상기 측정광이 통과하는 슬릿과, 상기 슬릿을 통과한 측정광을 반사시키는 오목 회절발과, 상기 오목 회절발에서 반사된 상기 측정광을 측정하는 검출부재로 이루어진 분광기에 있어서,

상기 슬릿은 다수의 슬릿이 형성된 다중 슬릿으로 마련되며, 상기 슬릿이 이동됨에 따라 상기 오목 회절발에 의해 반사되어 상기 검출부재에 도달하는 상기 측정광의 위치가 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출부재는 상기 오목 회절발의 초점 곡선인 롤란원의 원주면에 마련된 다수의 CCD인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초점 렌즈를 통하여 입사된 상기 측정광이 상기 슬릿에 정확한초점이 맞을 수 있도록 초점조절기가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광원과, 상기 슬릿과, 상기 오목 회절발의 위치를 조절할 수 있는 영차 위치조절기가 더 마련된 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 측정 시료를 통과한 측정광이 초점 렌즈를 통하여 다중 광슬릿 중 적어도 한 개의 광슬릿을 통과하는 단계; 상기 측정광이 상기 다중 광슬릿을 통과할 때, 상기 측정광의 초점을 조절하는 단계; 상기 다중 광슬릿을 통과한 상기 측정광이 오목 회절발에 반사되는 단계; 상기 오목 회절발에 반사된 상기 측정광을 검사하여 상기 오목 회절발의 설정 위치를 조절하는 단계; 상기 오목 회절발이 회동하여 상기 오목 회절발에 반사되는 상기 측정광이 다수의 CCD에서 측정되는 단계; 상기 다중 슬릿이 소정 간격 이동하여 상기 CCD에 위치한 상기 측정광을 소정 간격 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중 채널 분광기를 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 채널 분광기를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법을 나타낸 순서도이다.

도시한 바와 같이 본 발명 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중 채널 분광기(1:이하 분광기)는, 분광기(1)로 입사되는 측정광(2)의 경로 및 위치를 제어하는 광학부(10)와, 입사된 측정광(2)의 파장, 경로 등을 측정하는 검출부(20)와, 검출부(20)에서 측정된 광학정보를 기반으로 측정데이터를 생성하는 제어부(30)가 마련된다.

여기서, 광학부(10)는 분광기(1)를 이용하여 측정하고자하는 측정시료(3)와, 측정시료(3)에 소정의 빛 또는 자외선 등의 광선을 부가하여 측정광(2)을 발생시키는 광원(4)과, 측정시료(3)를 거친 측정광(2)의 초점을 맞추기 위한 초점조절부(12), 초점조절부(12)에 의해 초점이 맞춰진 측정광(2)이 통과하는 다중 슬릿(14), 다중 슬릿(14)을 통과한 측정광(2)을 검출부(20)로 분산시켜 경로를 전환시키기 위한 오목 회절발(16)로 이루어진다.

그리고, 초점조절부(12)는 입사되는 측정광(2)을 다중 슬릿(14)에 초점이 맺혀지게 하는 초점 렌즈(12a)가 마련되며, 초점 렌즈(12a)에 의해 다중 슬릿(14)에 맺혀진 초점을 검출하기 위한 CCD카메라(12b)와, CCD카메라(12b)에서 검출된 영상을 측정하여 다중 슬릿(14)에 맺혀진 초점을 검사하기 위한 초점조절기(12c)와, 초점조절기(12c)에서 측정된 데이터를 바탕으로 초점 렌즈(12a)를 이동시켜 다중 슬릿(14)에 맺혀지는 초점을 조절하는 초점 렌즈 이동수단(12d)이 마련된다.

또한, 다중 슬릿(14)은 상술한 초점 렌즈(12a)에 의해 맺혀지는 측정광(2)이 통과할 수 있도록 다수의 슬릿(14a)이 마련되며, 슬릿(14a)을 통과하여 오목 회절발(16)에 비춰지는 측정광()의 경로를 전환시킬 수 있도록 다중 슬릿(14)을 다중슬릿(14)에 마련된 슬릿(14a)의 피치만큼 이동시키는 다중 슬릿 이동장치(14b)가 마련된다.

그리고, 오목 회절발(16)은 다중 슬릿(14)을 통하여 입사되는 측정광(2)을 분산시켜 검출부(20)로 보내기 위해 마련되는 것으로, 다중 슬릿(14)에 형성된 다수의 슬릿(14a)들 중에 하나의 슬릿을 통하여 입사되는 측정광(2)을 오목 회절발(16)의 반사판 표면에 형성된 다수의 회절격자에 의해 분산시켜 검출부(20)로 보낸다.

또한, 검출부(20)에는 오목 회절발(16)에서 분산 및 반사된 측정광(2)을 검사하여 분광기(1)의 각 요소들의 초기 설정위치를 설정하기 위한 영차 조절부(22)와, 오목 회절발(16)에서 분산 및 반사된 측정광(2)을 측정하기 위한 제 1, 2, 3, 4 CCD검출기(24a, 24b, 24c, 24d)가 마련된다.

여기서, 영차 조절부(22)는 오목 회절발(16)에서 반사되는 측정광(2)을 검사하기 위하여 오목 회절발(16)의 수직선상에 위치한 영차 조절카메라(22a)와, 영차 조절카메라(22a)에서 검사된 측정광(2)을 분석하여 광원(4), 다중 슬릿(14), 오목 회절발(16)의 위치를 제어하는 영차 조절기(22b)가 마련된다.

그리고, 제 1, 2, 3, 4 CCD검출기(24a, 24b, 24c, 24d)는 오목회절발(16)의 롤란원(16a)상에 접선방향으로 마련되며, 오목 회절발(16)에 의해 분산된 측정광(2)을 각 CCD검출기(24a, 24b, 24c, 24d)가 동시에 측정할 수 있도록 마련되고, 각 CCD검출기(24a, 24b, 24c, 24d)에 의해 검출된 측정광(2)의 정보를 분석하여 사용자가 원하는 정보를 생성해내는 중앙처리부(26)가 마련된다.

이에 따라, 상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중 채널 분광기의 작동을 실시예를 통하여 상세히 설명한다.

먼저, 광원(4)에서 발생되어 측정하고자하는 측정 시료(3)를 거친 측정광(2)이 초점 렌즈(12a)를 통하여 분광기(1)의 내부로 입사된다.

이때, 입사되는 측정광(2)은 초점 렌즈(12a)를 통하여 분광기(1) 내부에 마련된 다중 슬릿(14)에 초점이 맺혀지며, 다중 슬릿(14)에 맺혀진 초점은 CCD카메라(12b)에 의해 검출되며, 검출된 정보를 바탕으로 초점조절기(12c)가 다중 슬릿(14)에 초점이 정확히 맺혔는지 점검한다.

여기서, 다중 슬릿(14)에 맺혀진 초점이 정확하지 않을 경우에는 초점조절기(12c)가 초점 렌즈(12a)에 마련된 이동수단(14d)을 가동하여 초점 렌즈(14a)를 이동시켜 다중 슬릿(14)에 초점이 정확히 맺히게 한다.

이후, 다중 슬릿(14)에 마련된 다수의 슬릿(14a)중 특정 슬릿에 초점이 맺혀진 측정광(2)은 다중 슬릿(14)을 통과하여 오목 회절발(16)에 입사되고, 오목 회절발(16)에 입사된 측정광(2)은 오목 회절발(16)의 표면에 형성된 회절격자에 의해 분산되어 검출부(20)로 경로가 전환된다.

이때, 오목 회절발(16)에 의해 분산된 측정광(2)의 일부는 오목 회절발(16)의 수직선상에 위치한 영차 조절카메라(22a)에 입사되고, 영차 조절기(22b)는 영차 조절카메라(22a)에 입사된 측정광(2)의 정보를 분석하여 광원(4), 다중 슬릿(14), 오목 회절발(16) 등의 위치를 설정한다.

그리고, 영차 조절부(22)에 의해 광원(4), 다중 슬릿(14), 오목 회절발(16) 등의 위치 설정이 완료되면, 오목 회절발(16)의 롤란원(16a)상에 위치한 제 1, 2, 3, 4 CCD검출기(24a, 24b, 24c, 24d)가 오목 회절발(16)에 의해 분산된 측정광(2)을 분석한다.

이후, 각 검출기(24a, 24b, 24c, 24d) 사이에 형성되는 음영공간(a)에 비춰지는 측정광(2)을 측정하기 위하여 측정광(2)의 초점이 맺혀진 다중 슬릿(14)을 소정 거리 이동시키면, 제 1, 2, 3, 4 CCD검출기(24a, 24b, 24c, 24d)에 비춰지는 측정광(2)이 소정 거리 이동하여 각 검출기(24a, 24b, 24c, 24d) 사이에 형성된 음영공간(a)에 의해 검출되지 않던 측정광(2)이 각 검출기(24a, 24b, 24c, 24d)에 영사되어 측정된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 광학 분광기의 오목 회절발에 위치 조절장치를 부가하여 오목 회절발의 초점거리에 놓여지는 검출부재, 슬릿 등의 광학부재의 위치 조절을 용이하게 할 수 있는 효과가 있으며, 또한 측정광이 통과하는 슬릿을 다중 슬롯으로 마련하여 슬롯을 통과한 측정광의 위치조절을 용이하게 할 수 있는 효과가 있고, CCD 소자를 사용하여 광학 분광측정을 더욱 편리하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

광원에서 발생되어 측정 시료를 통과한 측정광의 초점을 모으는 초점 렌즈와, 상기 초점 렌즈에서 모아진 상기 측정광이 통과하는 슬릿과, 상기 슬릿을 통과한 측정광을 반사시키는 오목 회절발과, 상기 오목 회절발에서 반사된 상기 측정광을 측정하는 검출부재로 이루어진 분광기에 있어서,

상기 슬릿은 다수의 슬릿이 형성된 다중 슬릿으로 마련되며, 상기 슬릿이 이동됨에 따라 상기 오목 회절발에 의해 반사되어 상기 검출부재에 도달하는 상기 측정광의 위치가 이동되는 것을 특징으로 하는 다중 채널 분광기.
제 1항에 있어서,

상기 검출부재는 상기 오목 회절발의 초점 곡선인 롤란원의 원주면에 마련된 다수의 CCD인 것을 특징으로 하는 다중 채널 분광기.
제 1항에 있어서,

상기 초점 렌즈를 통하여 입사된 상기 측정광이 상기 슬릿에 정확한 초점이 맞을 수 있도록 초점조절기가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 다중 채널 분광기.
제 1항에 있어서,

상기 광원과, 상기 슬릿과, 상기 오목 회절발의 위치를 조절할 수 있는 영차위치 조절기가 더 마련된 것을 특징으로 하는 다중채널 분광기
측정 시료를 통과한 측정광이 초점 렌즈를 통하여 다중 광슬릿 중 적어도 한 개의 광슬릿을 통과하는 단계;

상기 측정광이 상기 다중 광슬릿을 통과할 때, 상기 측정광의 초점을 조절하는 단계;

상기 다중 광슬릿을 통과한 상기 측정광이 오목 회절발에 반사되는 단계;

상기 오목 회절발에 반사된 상기 측정광을 검사하여 상기 오목 회절발의 설정 위치를 조절하는 단계;

상기 오목 회절발이 회동하여 상기 오목 회절발에 반사되는 상기 측정광이 다수의 CCD에서 측정되는 단계;

상기 다중 슬릿이 소정 간격 이동하여 상기 CCD에 위치한 상기 측정광을 소정 간격 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법.